发布时间:2023-01-31 点击:60次
工业机器人的智能化 将何去何从
工业4.0,在中国这个世界级工厂的大地上正如火如荼的进行着。与此同时,国家和地方政府也不遗余力,大力扶持地方企业进行“机器换人”的无人化改造。我们都相信,这是一种不可阻挡的科技趋势,也是一场不可逆的有关更大更完全解放生产力的革命潮流。
说到工业机器人,其实分类很多。但就我个人而言,接触最多的还是串联六轴机械臂,即俗称的六轴机器人。因为它自由度多,灵活性好,且通用性比较高,所以广受工业制造的青睐。现在的工业应用领域中,越来越多的6轴机器臂出现在不同的工作岗位上,用以代替人类从事各种各样繁重,危险,高负荷的工作。这些工作曾经因为会给工作人员带来难以预估的身体和精神伤害,而广受诟病,并且随着中国老龄化的浪潮的到来,也使企业主难以招到满意的员工。而现在,灵活稳定的机械臂的出现,刚好解决了开云体育官网app这个问题。
在某些行业领域,6轴机械臂有广泛的应用,如家电行业,铸造行业;在某些行业领域,6轴机械臂有更广泛的应用,如汽车行业,电子行业。在这些拥有高附加值和标准化生产线的行业中,价格不菲的机器人的优势才能更好的发挥出来。
1959年美国制造出世界上第一台工业机器人,机器人的历史真正开始。现如今,半个世纪过去了,工业机器人可谓走过了一段漫长的发展之路。从当初的实验室,到现在工业应用的各个行业,我们可以看到,机器人的应用已经越来越成熟。但是这种成熟,似乎也非常集中在某些行业,如电子生产,汽车制造等。
为什么这么说呢?我们来看看智能手机的发展过程,从04年出现,到现在的非常普及乃至普通,其中有一个非常重要的事件,就是生产工艺的标准化。比如充电器接口,所有安卓智能手机的充电器接口都一样。这种设备的标准化,有一个很明显的好处,就是给用户带来了很多方便。出差,忘记带手机充电线了,不怕,我们可以很容易在周边借到一根充电线。标准化的优势,更多的体现在产品的普及过程,和无限的可能性发展。它能让更多的人参与进来,使用,设计,优化。这对一种产品的成熟至关重要。
工业机器人的发展如何呢?发展了半个多世纪,我们看到,它的成熟度和发展了几年的手机相比,实际上差距还是很大。工业机器人有自己的小圈子,本体厂家之间都是明显的竞争关系,他们的保护壁垒也更加厚实。他们对自己的机器人都十分自信,觉得它们能完成更多,更精细的工作。所以与他人合作的意愿就没有那么强烈,甚至是不愿意和他人交流。
但是,我们看到工业机器人的行业应用还是有限的。机器人在使用的时候,也没有本体厂家们想象的那么好用。实际上,它还需要更多的设计来完善功能,增加使用的便利性和灵活性。
进过60年的发展,到目前为止机器人的拥有量不到300万台,而中国一年的汽车产量2500万台。机器人作为一种产业或者产品,它几乎可以忽略不计。而原因在于,由于众多技术的限制使机器人只是局限在制造业很窄的一部分里。尽管如此,机器人在全球范围的热度却仍在持续升温。
实际上,当前就制造业向“智造业”的转型发展已成为共识,广东近几年出现的“机器换人”的大潮更是一个典型代表。在产品生命周期缩短、消费者个性化需求提高的当代,传统的大规模流水线工业已经跟不上节奏——智能手机的更新换代的周期更是已经缩短到11个月,连汽车等高档消费品的更新周期也减少到了4年,灵活、快速及可以随时变化升级的生产线为工业机器人提出了新的要求,也提供了新的机遇。
个人感觉,工业机器人的发展和应用,如果想更上一层楼,需要在以下方面做出改变:
1.本体厂商对设备精度和性能的提升,对传感设备的深层研发,并构架出闭环控制系统。
工业机器人普遍能达到低于0.1毫米的运动精度(指重复运动到点精度),抓取重达一吨的物体,伸展也可达三四米。这样的性能虽不一定能轻易完成苹果手机上一些“疯狂”的加工要求,但对绝大部分的工业应用来说,是足以圆满完成任务。
随着机器人的性能逐渐提升,以前一些不可能的任务也变得可行起来(如激光焊接或切割,曾需要专门的高精度设备来指导激光的走向,但随着机器人精度的提升,现在也变得可依赖机器人本身的准确运动来代替了)。
但相比传统高端设备,如高精度数控机床,激光校准设备,或特殊环境(高温或特低温)设备等,工业机器人尚力不能及。
工业机器人是工业智能化的一个标志,它不仅体现在机械控制系统的智能编程上,还需要外部传感设备支持。为了检测作业对象及环境或机器人与它们的关系,在机器人上安装了触觉传感器、视觉传感器、力觉传感器、接近觉传感器、超声波传感器和听觉传感器,大大改善了机器人工作状况,使其能够更充分地完成复杂的工作。由于外部传感器为集多种学科于一身的产品,有些方面还在探索之中,随着外部传感器的进一步完善,机器人的功能越来越强大,将在许多领域为人类做出更大贡献。
2.本体厂商对数据底层接口的开放,本体厂商之间标准化接口和编程语言。
传统机器人的工作本质就是不断地走一个个的路径点,同时接收或设置外围的I/O信号(老和其他设置如夹具,输送线等合作)。而指导机器人这么做得过程,就是机器人编程。几乎每一家领先公司都有自家的编程语言和环境,从而需要机器人操作者参加学习培训。当机器人适用范围增广后,这个成本开始显现了。
这些厂商是有理由维护自家的编程环境的,一来工业机器人四十年前就开始规模化做了,那时还没有什么面向对象等现在广为熟知普遍认同的主流先进编程理念,二来萌芽阶段自家技术难免会和竞争对手不同,维护一个编程方式也无可厚非,三来因为他们的大客户往往也是传统的工业大客户,如大汽车厂商,这些客户求稳,自然不希望你机器人过几年就赶个热潮变换编程方式,搞得他们还得扔掉几十年的经验,重新花大钱培训学习。
标准化底层数据接口还有另外一个好处,就是直接给上层的应用级开发带来很多方便的地方。现在,大多数离线编程公司因为没办法拿到机器人底层数据接口,无法直接和机器人通信,所以程序调试起来很麻烦。同时,因为没有底层数据接口,离线编程应用等开发出来的功能也十分有限。这给编程人员和整个机器人应用的广泛普及都带来了很大的苦恼。
3.软件服务公司对机器人通用功能的完善,对工艺数据的处理。
机器人离线编程系统的研制和开发涉及的问题很多.包括多个领域的多个学科。目前工业领域的机器人离线编程软件种类也很繁多,软件的性能和功能也参差不齐,各有千秋。举例来说,国外离线编程软件发展较早,工业应用也比较成熟。像等都是首屈一指的离线软件大佬,他们在国内外的行业应用中,都经过大量的实践检验。国内的工业机器人离线编程软件虽然起步较晚,但是因研发投入较大,重视程度较高,所以进步很大,典型的案例就是北京华航唯实机器人公司的离线编程软件。其公司技术背景一是北航机器人研究所与CAD中心数十年的航空航天项目经验,二是数几十人的优秀研发团队,再加上背后财团的大力支持,商业化后短短两年就发展成国内离线编程软件的领导者,一骑绝尘,可谓成绩不俗。。
离线编程技术是未来工业机器人发展的重点之一,但是,就目前的工业应用来说,软件需要改进的地方还有很多。为推动这项技术的进一步发展,也需要多个方面的研究工作,下面就以大家比较熟悉的国产离线编程软件为例,来具体谈谈软件需要改进的地方:
a)多媒体技术在机器人离线编程中的研究和应用。友好的人机界面、直观的图形显示及生动的语言信息都是离线编程系统所需要的。在这些地方,相比较外国软件,做的已经很好了。当然,这个和它是国产软件,有一群了解中国人软件使用习惯的程序猿有很大关系。良好的人机交互体验能减少软件使用者的上手和学习难度,同时也能增加用户的使用欲望,帮助设计人员更好的工作。
b)多传感器的融合技术的建模与仿真。随着机器人智能化的提高,传感器技术在机器人系统中的应用越来越重要。因而需要在离线编程系统中对多传感器进行建模,实现多传感器的通讯,执行基于多传感器的操作。对于传感器的支持,据我所知,这方面的研究还比较少,国外同行做的也不尽如人意。机器人要想更智能化,传感器是一个非常关键的设备,其相关技术还需要大家共同努力,尽早突破。
c)各种规划算法的进一步研究。其包括路径规划、抓取规划和细微运动规划等。规划一方面要考虑到环境的复杂性、运动性和不确定性,另一方面又要充分注意计算的复杂性。我们知道,离线编程仿真软件,一个非常重要的功能就是,产线轨迹,轨迹规划和轨迹生成。为了减少不必要的成本,提高工作效率,我们使用软件更多的是出于设计方面的考虑。软件可以支持多机器人的产线规划,支持单机器人的轨迹规划和生成,这大大满足了我们工程师在设计方面的要求。
d)错误检测和修复技术。系统执行过程中发生错误是难免的.应对系统的运行状态进行检测以监视错误的发生,并采用相应的修复技术。此外,最好能达到错误预报,以避免不可恢复动作错误的发生。在程序仿真的时候,打开干涉检查功能,会对轨迹中的错误做初步检测。生成后置程序的时候,会对后置的机器人数据做最后的检测过滤,如果发现有不符合程序正常运行的数据,会拒绝生成后置代码。这样做的目的是最大程度减少,来自程序设计本身的失误。这一点需要给的设计人员点个赞,做的真的很好。
在解决上述软件通用功能以后,对工艺数据的整理组织也是一项十分重要的工作。专家库的建立,能够把软件编程和机器人操作的门槛降低,让更多的非专业工作人员进入到智能化产线当中。机器人换人的目的不是让人失业,而是解放劳动力,让设计人员把精力和时间投入到更有价值,更有意义的工作中去。随着全球老龄化的到来,随着员工的更新换代,操作经验和技术工艺也面临传承不济和逐渐流失的风险。如果离线编程软件能做好工艺数据的沉淀和应用,也算是功德一件。对于企业的自身发展,也很有帮助。目前,各个离线编程厂家或多或少都有自己的工艺数据包,像等这样有本体机器人做依托的离线厂家,工艺数据自然丰富强大一些,没有本体依托的软件厂家,也在做相关方面的研究。在东莞也建立起了自己的科学试验站,和多家国内本体厂商合作,专门从事打磨,焊接,去毛刺等工艺研究,现已积累大量可用于工业生产的工艺数据。
总结:只有当上述三个问题得以突破,工业机器人才能摆脱目前只是作为一种机械设备在行业领域应用的现状,从而进入广泛的市场。不止是作为人类的替代或人类能力的延伸,而是成为一个真正能够独当一面的机器人。我们相信这一天的到来,将会是人类科技发展史上非常重要,辉煌的一个篇章。
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简介:以设计实践为主线,精心选择了较具代表性的家用电器、机械设备、电力设备、电器附件、医疗器械等领域的五个产品创新设计案例,从工业设计的定义、范畴、产品的策略、设计的程序等几大方面深入地阐述了产品创新的实践内涵,全面翔实地介绍了整套产品的设计流程,加之图、文、表并茂,使讲解更为生动,实用性很强。
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在全国进入全面建设小康社会、加快推进社会主义现代化的发展新阶段,青年必须站在时代发展的 前沿,树立新的发展理念,弘扬符合时代要求的创业精神,实现个体创业与社会创业的有机统一,成为与时俱 进的新世纪的创业新人。下面是我带给大家的八个创业金点子成功案例。 创业金点子成功案例1、小的改变带来大的突破 羊城的私营企业者板中,有个独资经营的金象电焊机厂,电机厂及销售部坐落在广州市老城区一条古旧的街巷里,由私家住房改装的办公楼狭小、拥挤,只三四张办公桌加上些电焊机样品,就把屋子塞得满满的,而正是这间看似简陋的小屋里,厂长谢仲余运筹决策,把个仅400多人的小厂整治得红红火火,年产值有3000 万元。 毕业 于广州一家机电专科学校的谢仲余干电焊这一行已有30多年,期间,从国有厂到集体企业又到街道企业,辗转选择,最后还是下决心跳出来单干。那是 1982年,广州的个体户还只是小荷初露,谢仲余用450元买了些破旧的机器, 修理 一番,做起了电焊生意。慢慢地就有了资金,添了机器,雇佣了20多人给国有厂做些零配件。长期的电焊营生意使谢仲余发现了一个待开发的电焊机市场。 当时,人们使用的电焊机多的是国产苏式,粗大笨重、使用起来很不方便,谢仲余开始琢磨开发一种小型电焊机,1985年,他把一种新型电焊机展示给圈内人,这种电焊机的体积只有国产苏式电焊机的三分之一,功率却没减一分。但因是新产品,且样子怪异,许多人难以接受,谢仲余便采取一种原始的“传销”方式,把新产品交给一些同道者使用,用得好,讨成本价,用得不称心,将机器退回,一传十,十传百,谢仲余的小金象电焊机慢慢地、却是顽强地占领了市场。 创业金点子成功案例2、独特的眼光关乎你的成败 深圳市富程光电科技实业公司是1993年刚成立的国营公司,一开始他们就把眼光放在了发展高新技术的研究和新技术产品的开发。 这个公司首期投资1 千多万元,建立了以研制开发激光系列产品为主科,工、贸一体化的光电研究所。并以最快的速度,在短时间内组织起一支由国家级水平的专家教授挂帅的科研队伍,瞄准国际先进水平,以国内外市场需求为导向,夜以继日地进行科研开发攻关,研制成功了我国第一批国际或国内一流水平的高新技术产品。其中的前列腺激光治疗仪器和治癌仪,采用了最先进的光导纤维技术,不仅疗效好,患者无痛苦,疗程短,无任何副作用,而且具有操作 方法 简便,设备成本低等优点。这些设备的材料和主配件都是国产化,年创产值可达4千万元以上。 他们研究开发成功的超精超硬材料加工新工艺新技术,其加工效率比目前国内采用的传统加工方法提高10到20倍以上,这一新的加工技术,可以在航天、航空、发电、化工、机械等领域广泛采用,具有很好的推广价值和良好的推广前景。 广东省一些企业把产品打入国际市场称之为“产品出海”。“产品出海”对于技术力最薄弱的小企业来说是望尘莫及。但是,宣化电动工具厂借外国样品,经过仿制,使自己的产品不仅出了“海”,而且“远航”到了西欧及东南亚8个国家。 东莞一家修理电视机的小企业,由于业务不足,生产很不景气。1985年11月,厂长到省机械设备进出口公司承担业务,看到该公司刚从秋季广交会上弄回一台外国产的台式砂轮机,正准备联系厂家组织业务,他二话没说,就把这台样机背回了厂。 论设备和技术条件,啃这样的硬骨头困难不小。但他们经过认真分析,刻苦钻研,硬是“照猫画虎”抠了出来。当年就生产销售了5000台,创外汇7.5万美元。在去年春季广交全上,与外商签订了3万台的合同,创外汇45万美元。 创业金点子成功案例3、科技打开成功之门开门 冯健雄出生在中山市一个普通农民家庭,父亲勤勤恳恳,任劳任怨,年纪小小的冯健雄,立志长大后要为国家为人民干一番事业。 1991年他毅然放弃了广州那个令人羡慕的职位,回到生他养他的故乡,和几个志同道合的朋友创办了阜城电子厂。产品投放市场后受到客户的欢迎。 冯健雄经过酝酿的思想找到了路标,个人富了不算富,人家富了才叫富,他想到个体厂应该向集体厂发展,让更多的乡亲共同走向富裕之路。冯健雄的设想得到镇党委、镇政府领导的热情支持。1992年8月,这个私营电子厂与镇工业总公司合作,成立了川婷电器制造有限公司,冯健雄众望所归当上了总经理。 1993年6月,冯健雄又与公司科技人员合作,研制 出国 内第一个电子泵开水瓶。为此,他被国内贸易部授予“发展中国家电器事业功臣奖”。公司组建后短短的一年多时间,便先后开发生产了微电脑电饭煲、全自动电子泵开水瓶、抽油烟机、燃气炉、消毒碗柜、豪华型电子光管支架等一系列产品,在激烈的市场竞争中站稳了脚跟。目前已在全国20多个省市,开辟了600多个销售网点,“川婷”电器成为市场的抢手货,以至公司偌大的仓库形同虚设,而且常常停满了等待要货的汽车。企业生产的微电脑饭煲、抽油烟机、燃气具还分别获得了全国首届科技“金窗奖”,并被国家消费者委员会评为“信得过产品”,中国沿海开放城市商品博览会评为金奖。1993年这个500多人的公司年创产值超过1亿元,为国家集体创造利税近千万元。这不能不说是一个奇迹。 创业金点子成功案例4、技术进步与经济效益息息相关 广东省顺德金龙油墨实业公司,大胆改革引智工作,以外国专家技术入股形式办合资企业进行了成功的尝试,给了人们有益的启示。这种技术入股是指国外专用技术、专利等作为投资负责产品设计、制造工艺、外销 渠道 以及技术培训等,达到合同要求之后,享受企业的一定股份。 在一般情况下,还要求外国专家投入少量资金作为其技术股份有效性的资金担保,并以如下条件衡量外方专家的股权分成。必须配合我方办企业的宗旨,研制国内紧缺和依赖进口的产品;保证产品的质量达到国际先进水平;提供生产需要进口原材料的信息并保证供货;保证平均每年有两至三个新产品的开发和质量改良;保证配合我公司完成上级下达的各项经济指标;负责开拓海外市场;十年合约期为我方培养一批工程技术人员。这样,就把外方专家的利益与企业的发展紧密结合在一起,使专家在利益上关心企业的技术进步和经济效益。 创业金点子成功案例5、打造属于自己的品牌快速成功 纵观神州大地,经营服装的商店中以挂“洋”字招牌为多,尤其是那些装精品屋和时装专卖店里的服装更以洋货为主。面对着海外名牌服装潮水般涌入中国大陆的形势,我们的服装企业怎么办? 广州彩马时装公司认为:品牌是企业的“灵魂”,加工海外名牌产品虽也能获益一时,但长期“魂不附体”的状态必然削弱企业的市场竞争力,最终无法改变“为他人作嫁衣裳”的附属地位,我们的企业不能永远做“蓝领”,必须倾注全部心力创造自己的名牌。 首先,他们为“卡佛连”进行市场定位。经过广泛、深入、详尽的 市场调查 ,该公司果敢地决定他们创立的“卡佛连”牌时装以上班族女性和事业型男士服饰市场为目标消费群,提供流行、多样的商品组合。满足人们对衣着的需求,发挥都市人在紧张工作后生活轻松悠闲的一面。其次,他们每季根据国际流行趋势及国内流行的款式,引导市场,让“卡佛连”随时维持消费者新鲜的感受,体现最流行的风格。 创业金点子成功案例6、双方合作促使事物更好发展 “多功能可视电话”是中山大学一位教授 留学 归国后花费10年心血研究成功的,它用普通电话线路传输黑白或彩色图象,而且能高效压缩数据,缩短传输时间,无差错传送数据,分辨率高,图象清晰,一机多用。这项国内领先的应用技术1989年就开发成功了,但学校由于本身的种种条件限制,难以自己实施。 中山大学花了3年时间寻找合作伙伴,直到1992年4月,才找到深圳飞铃机电有限公司。中山大学对这家公司进行了详细的考察,十分满意。“飞铃”公司是一家民间高科技企业,具有一定的经济实力。公司负责人毕业于电子科技大学,公司有一批专门的科技人员。“飞铃”公司1987年创办之后,就一直在关注着国际国内的高科技信息,选择企业在高科技领域的主攻方向。 校方非常高兴,因为该企业有经济实力,又懂技术,适合开发这一高科技产品的企业很难找;而“飞铃”公司也确认中山大学是一个好的合作伙伴,多功能可视电话是一项前景远大的高技术产品。双方一拍即合,立即进入实质性谈判。 双方不但坦诚,而且都很实事求是,很快确定了一个十分合理、可行的合作计划:大学将“多功能可视电话”技术转让给“飞铃”公司,由公司结合市场需求进行二次开发,转化成不同行业需要的商品。 一次开发的成果归大学;二次开发的成果归公司,公司承担全部的经济风险和负责解决二次开发的技术问题,投入中场过程中属一次开发的技术问题由大学负责解决。由于实现慎重选择合作伙伴,谈判中坦诚相见,实事求是,科技成果开发的“接力棒”顺利地从大学传到企业手中。 “多功能可视电话”目前已投入中小规模试生产,通过了小范围的试用,赢得了公安,银行等部门的一致好评。经过这次成功的接力,双方建立了信任,合作进一步扩大,现在“飞铃”公司已聘请大学的发明人为公司的技术顾问,合作研制自动报警传图象,用普通电话线远程监视以及与油田三遥自动化系统结合的通讯工程。 创业金点子成功案例7、只要起点高,就能战胜对手 1986年,万家乐燃气具厂筹建时,连一向以胆大著称的顺德人都说这是个“危险的梦”。理由是:全国已有燃器具厂近70个,光广东就有30多家,小小顺德就有五六家之多!万家乐”难有立锥之地! “万家东”却不信这个邪,偏要绝处逢生。他们坚信:只要起点高,就能战胜对手。总经理何绍文说:“现时的燃具生产,质次档低者多,难以适应现代家庭的需要。我们不在低档次与之竞争,一上马就和世界一流水平的日本“百乐满”交手,试比高低!在与日本人谈判中,日方提出必须全套引进,他们却坚持只买部分关键设备,并花140万美元买了全部技术图纸,一下子节省了200万美元。设备调试前,日本“百乐满”公司老板亲自来厂,拿卷尺量气路、水路、电路,结果无一差错。按国外标准:四年才能建成的燃器具厂,“万家乐”仅用一年就试车投产了。令日本老板惊讶不已。“不怕老虎就怕漏”。这是生产热水器的一条警悟。因为热水器的质量关系到用户的生命。“万家乐”不惜花200多万元从日本购买全套电脑自动检测仪器,建立了国内一流的检测中心。自1988年投产以来,生产出的热水器返修率在万分之一以下,真正做到了“万家乐,乐万家”。现在,“万家乐”正像一股挡不住的旋风席卷南北市场。 创业金点子成功案例8、广东省乡镇企业家的成功案例 广东恩平县康益饮料厂经理岭锦波在逆境中,抓住机遇,奋力拼搏,终于搏出了一家广东省首家与国内25个省区180多个厂家联营的集团企业,博得了该县第一个被省人民政府授予“广东省乡镇企业家”的称号,其名字也被列入《全国乡镇企业家名人录》。岭锦波初中毕业后,因家贫只好辍学,于是,开始了他浪迹江湖的生涯。谁知走南闯北多年却两手空空。但岭锦波咬紧牙关,对人生作一次强有力的冲刺。 他了解到装饰板在市面畅销,便寻找有关技术资料,并从外地请来师傅,开展合成装饰板生产实验,不久便掌握了这方面的技术,于一九八五年在县城办起了一间装饰材料厂。几年来,他作出一番努力,但经济效益不大。一九八七年初,他从报刊上看到国外正积极开发我国被称为第二人参的胶股蓝和黑龙江特产黑加伦等植物的信息,便联想到要用绞股蓝、黑加伦等制作保健饮料。 他找到广州中心医科大学姚铭琛教授并获得支持。于是,由广州中山医科大学和恩平县江南科技实验厂联合,终于制成了保健饮料——长寿可乐。随后,他一鼓作气创办了县康益饮料厂。这时,长寿可乐经国家级鉴定技术配方,质量参数超越同类产品,被誉为“当代名饮”,先后6次在全国食品展评会上荣获优秀奖。目前,除西藏、宁夏和台湾外,已在全国省内建立180多家联营合作厂,产品遍及大江南北。他这家集团企业联营合作厂分布面和厂家数量居全国同行业的第二位。去年7月,“长寿可乐”双喜临门,在北京举行的中国老区保健企业产品展评会上,长寿可东荣获一九九一年饮料行业产品质量评比“解放杯”大奖;波牌长寿可乐系列产品在上海荣获国内市场最受欢迎信誉产品“金羊杯”奖。
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